快速访问矩阵

Question

我需要使用C ++代码访问二维矩阵。如果矩阵是mat[n][m]，我必须访问（在for循环中）这些位置：

mat[x][y], mat[x-1][y-m-1], mat[x-1][y], mat[x][y-1]

在下一次迭代中，我必须这样做：

x=x+1

然后，再次：

mat[x][y], mat[x-1][y-m-1], mat[x-1][y], mat[x][y-1]

最好的方法是让这些位置在内存中最接近加速我的代码？

Answer 1

如果你是水平迭代，将矩阵排列为mat [y] [x]，特别是如果它是一个数组数组（矩阵的布局在你的答案中不清楚）。

Answer 2

由于您没有提供足够的信息，因此很难说哪种方式更好。

您可以尝试展开循环以进行连续内存访问。

例如，从mat[x][y]读取4次，然后mat[x-1][y-m-1] 4次，然后mat[x-1][y] 4次，然后mat[x][y-1] 4次。之后，您将在一次迭代中处理加载的4组数据。

我敢打赌瓶颈不是内存访问本身。它应该是内存地址的计算。这种内存访问方法可以用SIMD加载编写，因此可以减少内存地址计算的3/4时间成本。

如果必须按顺序处理任务，则可以尝试不使用多维订阅。例如：

for( x=0; x<n; x++ )
    doSomething( mat[x][y] );

可以通过以下方式完成：

for( x=y; x<n*m; x+=m )
    doSomething( mat[0][x] );

第二种方式，你避免了一条lea指令。

Answer 3

如果我做对了，你会遍历整个数组，尽管你只提到x = x + 1作为更新（y没有）。然后我会将数组视为一维数据，其中一个计数器i从0变为总数组长度。然后在每个循环中访问的四个值将是

mat[i], mat[i-S-m-1], mat[i-S], mat[i-1]

其中S是步幅（行或列取决于您的表示）。无论内存布局如何，这都需要较少的地址计算。它还需要较少的索引检查/更新，因为只有一个计数器i。另外，S+m+1是常量，因此您可以将其定义为。